DE10024515B4 - Voltage regulator with a power transistor - Google Patents

Abstract

Spannungsregler mit einem Leistungstransistor (T1), an dessen Emitter eine Eingangsspannung (V1) liegt und an dessen Kollektor eine geregelte Ausgangsspannung (V2) abnehmbar ist, wobei an den Emitter des Leistungstransistors (T1) der eine Anschluss eines ersten Widerstandes (R3), der Emitter eines ersten Transistors (T2) und eines zweiten Transistors (T3) angeschlossen sind, wobei die Basis des ersten Transistors (T2) und der andere Anschluss des ersten Widerstandes (R3) mit dem Ausgang einer Spannungsschutzschaltung (VS) verbunden sind, wobei die Basis des zweiten Transistors (T3) und der Kollektor des ersten Transistors (T2) mit dem Ausgang einer Vorspannungsschaltung (B) verbunden sind, wobei die Basis des Leistungstransistors (T1), der Kollektor des zweiten Transistors (T3) und eines dritten Transistors (T4) miteinander verbunden sind, dessen Emitter auf Bezugspotenzial liegt und dessen Basis mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers (OP) verbunden ist, an dessen erstem Eingang eine Referenzspannung (VREF) liegt und dessen zweiter Eingang mit dem Abgriff eines Spannungsteilers aus einem zweiten...voltage regulators with a power transistor (T1), at its emitter an input voltage (V1) and at the collector a regulated output voltage (V2) is removable, being applied to the emitter of the power transistor (T1) the one terminal of a first resistor (R3), the emitter a first transistor (T2) and a second transistor (T3) are connected, wherein the base of the first transistor (T2) and the other terminal of the first resistor (R3) to the output a voltage protection circuit (VS) are connected, wherein the base of the second transistor (T3) and the collector of the first transistor (T2) are connected to the output of a bias circuit (B), the base of the power transistor (T1), the collector of the second transistor (T3) and a third transistor (T4) with each other are connected, whose emitter is based on reference potential and whose Base to the output of an operational amplifier (OP) is connected to whose first input is a reference voltage (VREF) and whose second input with the tap of a voltage divider from a second ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannungsregler mit einem Leistungtransistor, an dessen Emitter eine Eingangsspannung anliegt und an dessen Kollektor eine geregelte Ausgangsspannung abnehmbar ist, wobei an den Emitter des Leistungstransistors der eine Anschluss eines ersten Widerstandes, der Emitter eines ersten und eines zweiten Transistors angeschlossen sind, wobei die Basis des ersten Transistors und der andere Anschluss des ersten Widerstandes mit dem Ausgang einer Spannungsschutzschaltung verbunden sind, wobei die Basis des zweiten Transistors und der Kollektor des ersten Transistors mit dem Ausgang einer Vorspannungsschaltung verbunden sind, wobei die Basis des Leistungstransistors, der Kollektor des zweiten Transistors und eines dritten Transistors miteinander verbunden sind, dessen Emitter auf Bezugspotenzial liegt und dessen Basis mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers verbunden ist, an dessen Eingang eine Referenzspannung liegt und dessen anderer Eingang mit dem Abgriff eines Spannungsteilers aus einem zweiten und einem dritten Widerstand verbunden ist, wobei der Kollektor des Leistungstransistors über den Spannungsteiler auf Bezugpotenzial liegt.The Invention relates to a voltage regulator with a power transistor, at the emitter an input voltage is applied and at the collector of a regulated output voltage is removable, with the emitter of the Power transistor which is a terminal of a first resistor, the emitter of a first and a second transistor connected are, where the base of the first transistor and the other terminal of the first resistor to the output of a voltage protection circuit are connected, wherein the base of the second transistor and the Collector of the first transistor to the output of a bias circuit are connected, the base of the power transistor, the collector of the second transistor and a third transistor with each other are connected, whose emitter is based on reference potential and whose Base is connected to the output of an operational amplifier, at whose Input is a reference voltage and its other input with the tap of a voltage divider from a second and a third Resistor is connected, wherein the collector of the power transistor via the voltage divider to reference potential.

Ein derartiger Spannungsregler wird z.B. in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um für elektrische Steuergeräte, sogenannte Electronic Control Units – ECU -, eine geregelte Versorgungsspannung zu liefern, welche insbesondere ein Microcontroller und andere kritische Baustufen benötigen. Wegen einiger Besonderheiten beim Einsatz eines Spannungsreglers in einem Kraftfahrzeug werden hohe Anforderungen an den Spannungsregler gestellt.One such voltage regulator is e.g. used in motor vehicles, around for electrical control devices, so-called Electronic Control Units - ECU -, a regulated supply voltage to deliver which in particular a microcontroller and other critical ones Need construction stages. Because of some peculiarities when using a voltage regulator In a motor vehicle, high demands are placed on the voltage regulator posed.

Weil in einem Kraftfahrzeug die Eingangsspannung von sehr hohen positiven und negativen Störspannungen überlagert ist, muss der Längszweig des Spannungsreglers einerseits geschützt werden, während andererseits sein Ausgang möglichst vollständig von den Störspannungen entkoppelt sein sollte.Because in a motor vehicle the input voltage of very high positive and negative interference voltages superimposed is, the longitudinal branch must the voltage regulator on the one hand, while on the other hand its output as possible Completely from the interference voltages should be decoupled.

Ein Spannungsregler der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der WO 98/58302 A1 beschrieben. Ein weiterer, der Anmelderin bekannter Spannungsregler ist in 3 abgebildet.A voltage regulator of the aforementioned type is described for example in WO 98/58302 A1. Another, the applicant known voltage regulator is in 3 displayed.

Der zweite Transistor T3 arbeitet im Normalbetrieb als Stromquelle, die bei Entlastung des Leistungstransistors T1 die Sperrströme des Leistungstransistors T1 und der Ansteuerschaltung kompensiert, um ein Zusteuern des Leistungstransistors T1 zu bewirken. Der erste Transistor T2 schaltet den zweiten Transistor T3 bei Überspannungen ab, was insbesondere bei hohen positiven Eingangsspannungen V1 erforderlich ist, um den zweiten Transistor T3 vor Zerstörung zu schützen. Der erste Widerstand R3 dient als Ausräumwiderstand für den Transistor T2.Of the second transistor T3 operates in normal operation as a power source, the discharge current of the power transistor T1, the reverse currents of the power transistor T1 and the drive circuit compensates to drive the power transistor T1 effect. The first transistor T2 switches the second transistor T3 at overvoltages which is necessary, especially at high positive input voltages V1 is to protect the second transistor T3 from destruction. The first resistance R3 serves as an evacuation resistor for the Transistor T2.

Liegt am Eingang des Spannungsreglers eine negative Spannung V1 und gibt der Spannungsregler an seinem Ausgang eine positive Spannung V2 ab, so wird der erste Transistor T2 durch den ersten Widerstand R3 invers aufgesteuert, wodurch auch der zweite Transistor T3 invers aktiv wird und zusammen mit dem ersten Transistor T2 und dem Leistungstransistor T1 einen Trilington mit hoher Stromverstärkung bildet. Bei hohen negativen Eingangsspannungen V1 werden hohe Inversströme erzeugt, die zur Überlastung und sogar zur Zerstörung der invers betriebenen Transistoren T1, T2 und T3 führen können. Am stärksten sind der erste und der zweite Transistor T2 und T3 gefährdet.Lies at the input of the voltage regulator a negative voltage V1 and is the voltage regulator at its output a positive voltage V2 from, the first transistor T2 through the first resistor R3 turned on inversely, whereby the second transistor T3 inverse becomes active and together with the first transistor T2 and the power transistor T1 forms a trilington with high current gain. At high negative Input voltages V1 high inverse currents are generated, which overload and even to the destruction of inversely operated transistors T1, T2 and T3 can lead. The strongest are the first and the second Transistor T2 and T3 at risk.

Außerdem ist es unerwünscht, dass während kurzzeitiger Spannungseinbrüche, sogenannten Microcuts, der Eingangsspannung V1 hohe Inversströme am Ausgang des Spannungsreglers fließen, weil ein Stützkondensator am Ausgang des Spannungsreglers bei geringen Inversströmen Einbrüche der Eingangsspannung V1 länger überbrücken kann. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass möglichst nur die Nutzlast Strom aus dem Spannungsregler zieht.Besides that is it undesirable that while short-term voltage dips, so-called microcuts, the input voltage V1 high inverse currents at the output of the voltage regulator flow, because a backup capacitor at the output of the voltage regulator at low inverse currents dips in the Input voltage V1 can bridge longer. With In other words, this means that possible only the payload electricity pulls out of the voltage regulator.

Der unerwünschte Inversstrom kann z.B. durch eine in den Längszweig des Spannungsreglers geschaltete Sperrdiode vermieden werden. Jedoch wird durch diese Maßnahme der minimale Spannungsabfall in nachteiliger Weise deutlich erhöht, so dass der Funktionsbereich des Spannungsreglers erheblich eingeschränkt wird. Eine einfache, aber teuere und daher nicht ideale Lösung, den minimalen Spannungsabfall, der auch als Drop-Spannung bezeichnet wird, von 0,7 V auf etwa 0,4 V zu verringern, sieht den Einsatz von Schottky-Dioden vor.Of the undesirable Inverse current can e.g. by a switched in the longitudinal branch of the voltage regulator Blocking diode can be avoided. However, by this measure the minimal voltage drop adversely significantly increased, so that the functional range of the voltage regulator is considerably restricted. A simple but expensive and therefore not ideal solution minimal voltage drop, also called drop voltage will decrease from 0.7 V to about 0.4 V, sees the deployment of Schottky diodes.

Bei den sogenannten "Very-low-drop-Applikationen" ist diese Maßnahme aber nicht erlaubt. In solchen Fällen darf der Betrag negativer Eingangsspannungen einen vorgegebenen Höchstwert nicht überschreiten. Anderenfalls ist die Leistungsstufe stärker zu dimensionieren, wodurch jedoch die Herstellungskosten beträchtlich erhöht werden. Ausserdem ist der Stützkondensator wesentlich größer auszulegen.at However, this measure is the so-called "very-low-drop applications" not allowed. In such cases the amount of negative input voltages may be a predetermined maximum value do not exceed. Otherwise, the power level is to be dimensioned stronger, which However, the production costs are increased considerably. In addition, the backup capacitor designed to be significantly larger.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Spannungsregler für die "Very-low-drop-Applikation" mit voller Verpolbarkeit möglichst preisgünstig zu gestalten.It It is therefore an object of the invention to provide a voltage regulator for the "very-low-drop application" with full polarity preferably inexpensive to design.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch, dass die Eingangsspannung am ersten Eingang eines Vergleichers liegt, dessen zweiter Eingang mit dem Kollektor des Leistungstransistors und dem ersten Ausgang eines ersten und eines zweiten Treibers verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Steuereingang des ersten und des zweiten Treibers verbunden ist, dass der zweite Ausgang des ersten Treibers mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist und dass der zweite Ausgang des zweiten Treibers mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist.The invention solves this problem with the im Claim 1 specified features in that the input voltage is at the first input of a comparator whose second input is connected to the collector of the power transistor and the first output of a first and a second driver and whose output is connected to the control input of the first and the second driver in that the second output of the first driver is connected to the base of the first transistor and that the second output of the second driver is connected to the base of the second transistor.

Durch die Maßnahme, an geeigneten Stellen den bekannten Spannungsregler aus der 3 mit einem Vergleicher und zweier Treiber zu ergänzen, werden ein für eine Very-low-drop-Applikation erforderlicher minimaler Spannungsabfall sowie volle Verpolbarkeit erzielt.By the measure, at suitable places the known voltage regulator from the 3 with a comparator and two drivers, a minimum voltage drop and full polarity reversal required for a very low-drop application are achieved.

Der Vergleicher und die Treiber sind preisgünstige Bauteile, die zusammen mit den restlichen Bauteilen des erfindungsgemäßen Spannungsreglers in einem Baustein integriert sein können.Of the Comparators and the drivers are inexpensive components that go together with the remaining components of the voltage regulator according to the invention in one Block can be integrated.

Die Erfindung wird nun anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.The Invention will now be described with reference to the embodiments shown in the figures described in more detail and explained.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a first embodiment of the invention,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 A second embodiment of the invention,

3 ein Spannungsregler gemäß dem Stand der Technik und 3 a voltage regulator according to the prior art and

4 ein Strom- und Spannungsdiagramm eines bekannten und des erfindungsgemäßen Spannungsreglers. 4 a current and voltage diagram of a known and the voltage regulator according to the invention.

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet.In the 1 a first embodiment of the invention is shown.

Am Emitter eines Leistungstransistors T1 liegt eine Eingangsspannung V1, während am Kollektor des Leistungstransistors T1 eine geregelte Ausgangsspannung V2 abnehmbar ist. Der Emitter des Leistungstransistors T1 ist über eine Offsetspannungsquelle V_Diff mit dem ersten Eingang eines Vergleichers Comp, dem ersten Anschluss eines Widerstandes R3 sowie dem Emitter eines Transistors T2 und eines Transistors T3 verbunden. Die Basis des Leistungstransistors T1, der Kollektor des Transistors T3 und der Kollektor eines Transistors T4, dessen Emitter auf Bezugspotenzial liegt, sind miteinander verbunden. Der Kollektor des Leistungstransistors T1 liegt über einen Spannungsteiler aus einem Widerstand R1 und einem Widerstand R2 auf Bezugspotenzial. Der Abgriff des Spannungsteilers aus den Widerständen R1 und R2 ist mit dem ersten Eingang eines Operationsverstärkers OP verbunden, an dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung VREF liegt und dessen Ausgang mit der Basis des Transistors T4 verbunden ist. Der Ausgang des Vergleichers Comp ist mit dem Eingang eines Treibers D1 und eines Treibers D2 verbunden. Der Ausgang einer Spannungsschutzschaltung VS, der zweite Anschluss des Widerstandes R3, die Basis des Transistors T2 und der erste Ausgang des Treibers D1 sind miteinander verbunden. Der Ausgang einer Vorspannungsschaltung B, der Kollektor des Transistors T2, die Basis des Transistors T3 sowie der erste Ausgang des Treibers D2 sind miteinander verbunden. Der zweite Eingang des Vergleichers Comp, der zweite Ausgang des Treibers D1 und des Treibers D2 sowie der Kollektor des Leistungstransistors T1 sind miteinander verbunden.At the emitter of a power transistor T1 is an input voltage V1, while at the collector of the power transistor T1, a regulated output voltage V2 is removable. The emitter of the power transistor T1 is connected via an offset voltage source V _Diff to the first input of a comparator Comp, the first terminal of a resistor R3 and the emitter of a transistor T2 and a transistor T3. The base of the power transistor T1, the collector of the transistor T3 and the collector of a transistor T4 whose emitter is at reference potential are connected together. The collector of the power transistor T1 is connected via a voltage divider comprising a resistor R1 and a resistor R2 to reference potential. The tap of the voltage divider from the resistors R1 and R2 is connected to the first input of an operational amplifier OP, at the second input of which a reference voltage VREF is applied and whose output is connected to the base of the transistor T4. The output of the comparator Comp is connected to the input of a driver D1 and a driver D2. The output of a voltage protection circuit VS, the second terminal of the resistor R3, the base of the transistor T2 and the first output of the driver D1 are connected together. The output of a bias circuit B, the collector of the transistor T2, the base of the transistor T3 and the first output of the driver D2 are connected together. The second input of the comparator Comp, the second output of the driver D1 and the driver D2 and the collector of the power transistor T1 are connected together.

Im Normalbetrieb sind der Vergleicher Comp und die beiden Treiber D1 und D2, deren Ausgänge hochohmig sind, nicht wirksam. Dadurch ist sichergestellt, dass bei Überschwingen der Eingangsspannung V1 oder der geregelten Ausgangsspannung V2 der Vergleicher Comp sowie die beiden Treiber D1 und D2 nicht aktiv werden und die Spannungsregelung störend beeinflussen.in the Normal operation are the comparator Comp and the two drivers D1 and D2, whose outputs are high impedance are not effective. This ensures that when overshoot the input voltage V1 or the regulated output voltage V2 of Comparator Comp and the two drivers D1 and D2 not active and disturb the voltage regulation.

Wenn die Eingangsspannung V1 um einen vorgegebenen Betrag negativer wird als die Ausgangsspannung V2 am Kollektor des Leistungstransistors T1 gibt der Vergleicher Comp ein Signal an den Treiber D1 und den Treiber D2. Der Treiber D1 legt die Ausgangsspannung V2 an die Basis des Transistors T2, während der Treiber D2 die Ausgangsspannung V2 an die Basis des Transistors T3 legt. Die beiden Treiber D1 und D2 sind so ausgelegt, dass die Basis-Kollektorstrecken bei den Transistoren T2 und T3 wirksam geklemmt werden.If the input voltage V1 becomes more negative by a predetermined amount as the output voltage V2 at the collector of the power transistor T1 gives the comparator Comp a signal to the driver D1 and the Driver D2. The driver D1 applies the output voltage V2 to the base of the transistor T2 while the driver D2 supplies the output voltage V2 to the base of the transistor T3 sets. The two drivers D1 and D2 are designed so that the Base-collector paths effectively clamped at the transistors T2 and T3 become.

In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.In the 2 a second embodiment of the invention is shown.

Die Eingangsspannung V1 liegt am Emitter, dem Eingang des erfindungsgemäßen Spannungsreglers, eines Leistungstransistors T1, an dessen Kollektor, dem Ausgang des Spannungsreglers, die geregelte Ausgangsspannung V2 abnehmbar ist. Der Emitter des Leistungstransistors T1, der erste Anschluss eines Widerstandes R3 und eines Widerstandes R4 sowie der Emitter eines Transistors T2 und eines Transistors T3 sind miteinander verbunden.The Input voltage V1 is applied to the emitter, the input of the voltage regulator according to the invention, a power transistor T1, at its collector, the output of the voltage regulator, the regulated output voltage V2 removable is. The emitter of the power transistor T1, the first terminal a resistor R3 and a resistor R4 and the emitter a transistor T2 and a transistor T3 are connected together.

Der Ausgang einer Spannungsschutzschaltung VS, der zweite Anschluss des Widerstandes R3, die Basis des Transistors T2 und der Kollektor eines Transistors T6 sind miteinander verbunden. Der Ausgang einer Vorspannungsschaltung B, die Basis des Transistors T3, der Kollektor des Transistors T2 sowie der Kollektor eines Transistors T5 sind miteinander verbunden. Die Emitter der Transistoren T5 und T6 sind mit dem Kollektor des Leistungstransistors T1 verbunden, der über einen Spannungsteiler aus einem Widerstand R1 und einem Widerstand R2 auf Bezugspotenzial liegt. Der Kollektor des Transistors T3 und die Basis des Leistungstransistors T1 sind mit dem Kollektor eines Transistors T4 verbunden, dessen Emitter auf Bezugspotenzial liegt und dessen Basis mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers OP verbunden ist, dessen erster Eingang mit dem Abgriff des Spannungsteilers aus den Widerständen R1 und R2 verbunden ist und an dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung VREF liegt.The output of a voltage protection circuit VS, the second terminal of the resistor R3, the base of the transistor T2 and the collector of a transistor T6 are connected together. The output of a bias circuit B, the base of the transistor T3, the collector of the transistor T2 and the collector of a transistor T5 are connected together. The emitters of the transistors T5 and T6 are connected to the collector of the power transistor T1, which is connected to reference potential via a voltage divider comprising a resistor R1 and a resistor R2. The collector of the transistor T3 and the base of the power transistor T1 are connected to the collector of a transistor T4 whose emitter is at reference potential and whose base is connected to the output of an operational amplifier OP, whose first input to the tap of the voltage divider from the resistors R1 and R2 is connected and at whose second input a reference voltage VREF is located.

Der Transistor T6 stellt den Treiber D1 und der Transistor T5 den Treiber D2 dar. Die Basis-Emitter-Schwellspannung der Transistoren T5 und T6 stellt die Offsetspannung V_Diff dar. Der Vergleicher Comp wird durch die Funktion der Transistoren T5 und T6, die bei Erreichen der Basis-Emitter-Schwellspannung durchschalten, nachgebildet. Der Widerstand R4 dient als strombegrenzendes Element zur Einstellung des Basisstroms.The transistor T6 represents the driver D1 and the transistor T5 the driver D2. The base-emitter threshold voltage of the transistors T5 and T6 represents the offset voltage V _Diff . The comparator Comp is determined by the function of the transistors T5 and T6 when they reach switch through the base-emitter threshold voltage, simulated. The resistor R4 serves as a current-limiting element for adjusting the base current.

Wenn die Eingangsspannung V1 um etwa 0,7 V negativ gegenüber der Ausgangsspannung V2 wird, werden die beiden Transistoren T6 und T5 leitend, so dass die Ausgangsspannung V2 an die Basis des Transistors T2 und des Transistors T3 gelegt wird. Dadurch werden die beiden Transistoren T2 und T3 für einen rückwärtigen Stromfluss gesperrt. Der vom Transistor T6 gelieferte Emitter- bzw. Kollektorstrom wird im Wesentlichen durch den Widerstand R3 und das Verhältnis der Eingangsspannung V1 zur Ausgangsspannung V2 bestimmt. Weil der Widerstand R3 verhältnismäßig hochohmig ausgelegt ist – er kann einige 10 kΩ betragen –, wird der inverse Stromfluss durch den Transistor T3 wirkungsvoll verringert.If the input voltage V1 is negative by about 0.7V Output voltage V2 will be, the two transistors T6 and T5 conductive, allowing the output voltage V2 to the base of the transistor T2 and the transistor T3 is placed. This will be the two Transistors T2 and T3 for a backward current flow blocked. The emitter or collector current delivered by transistor T6 is essentially due to the resistance R3 and the ratio of Input voltage V1 to the output voltage V2 determined. Because the resistance R3 relatively high impedance is designed - he can be some 10 kΩ -, will the inverse current flow through transistor T3 is effectively reduced.

Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungsreglers zeichnet sich durch besonders einfachen Aufbau aus, denn es ergibt sich aus dem Stand der Technik durch Ergänzung mit zwei Transistoren und einem Widerstand. Wie das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auch das zweite zur Integration geeignet. Besonders vorteilhaft lässt sich das zweite Ausführungsbeispiel monolithisch in bipolarer Technologie integrieren.The second embodiment the voltage regulator according to the invention is characterized by particularly simple structure, because it gives from the prior art by supplementing with two transistors and a resistance. Like the first embodiment of the invention the second is also suitable for integration. Especially advantageous let yourself the second embodiment monolithic integrate in bipolar technology.

In der 4 ist ein Strom-Spannungsdiagramm abgebildet, dass den Zusammenhang zwischen der Eingangsspannung V1 und dem inversen Strom I beim Stand der Technik und bei der Erfindung zeigt. Bei dem erfindungsgemäßen Spannungsregler steigt der inverse Strom bei zunehmend negativer Eingangsspannung nur schwach an, während er beim Stand der Technik verhältnismäßig steil ansteigt und bei einem Wert der Eingangsspannung von etwa – 37 V zur Zerstörung der Transistoren führt.In the 4 FIG. 3 is a current-voltage diagram showing the relationship between the input voltage V1 and the reverse current I in the prior art and in the invention. In the case of the voltage regulator according to the invention, the inverse current rises only weakly with increasingly negative input voltage, while it rises relatively steeply in the prior art and leads to the destruction of the transistors at a value of the input voltage of approximately -37V.

Der erfindungsgemäße Spannungsregler ist insbesondere zum Einbau in ein Kraftfahrzeug geeignet, wo extrem scharfe Randbedingungen – wie z.B. starke Temperaturschwankungen, sowie sehr hohe positive und negative Störspannungen – zu berück sichtigen sind, jedoch nicht auf diesen Einsatzbereich beschränkt.Of the Voltage regulator according to the invention is particularly suitable for installation in a motor vehicle where extreme sharp boundary conditions - like e.g. strong temperature fluctuations, as well as very high positive and negative interference voltages - to be taken into account are not limited to this field of application.

BB

Vorspannungsschaltungbias

CompComp

Vergleichercomparator

D1D1

Treiberdriver

D2D2

Treiberdriver

OPoperating room

Operationsverstärkeroperational amplifiers

R1R1

Widerstandresistance

R2R2

Widerstandresistance

R3R3

Widerstandresistance

R4R4

Widerstandresistance

T1T1

Leistungstransistorpower transistor

T2T2

Transistortransistor

T3T3

Transistortransistor

T4T4

Transistortransistor

T5T5

Transistortransistor

T6T6

Transistortransistor

VREFVREF

Referenzspannungreference voltage

VSVS

SpannungsschutzschaltungOvervoltage protection circuit

V1V1

Eingangsspannunginput voltage

V2V2

geregelte Ausgangsspannungregulated output voltage

Claims (8)

Spannungsregler mit einem Leistungstransistor (T1), an dessen Emitter eine Eingangsspannung (V1) liegt und an dessen Kollektor eine geregelte Ausgangsspannung (V2) abnehmbar ist, wobei an den Emitter des Leistungstransistors (T1) der eine Anschluss eines ersten Widerstandes (R3), der Emitter eines ersten Transistors (T2) und eines zweiten Transistors (T3) angeschlossen sind, wobei die Basis des ersten Transistors (T2) und der andere Anschluss des ersten Widerstandes (R3) mit dem Ausgang einer Spannungsschutzschaltung (VS) verbunden sind, wobei die Basis des zweiten Transistors (T3) und der Kollektor des ersten Transistors (T2) mit dem Ausgang einer Vorspannungsschaltung (B) verbunden sind, wobei die Basis des Leistungstransistors (T1), der Kollektor des zweiten Transistors (T3) und eines dritten Transistors (T4) miteinander verbunden sind, dessen Emitter auf Bezugspotenzial liegt und dessen Basis mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers (OP) verbunden ist, an dessen erstem Eingang eine Referenzspannung (VREF) liegt und dessen zweiter Eingang mit dem Abgriff eines Spannungsteilers aus einem zweiten und einem dritten Widerstand (R1, R2) verbunden ist, wobei der Kollektor des Leistungstransistors (T1) über den Spannungsteiler (R1, R2) auf Bezugspotenzial liegt, wobei die Eingangsspannung (V1) am ersten Eingang eines Vergleichers (Comp) liegt, dessen zweiter Eingang mit dem Kollektor des Leistungstransistors (T1) und dem ersten Ausgang eines ersten und eines zweiten Treibers (D1, D2) und dessen Ausgang mit dem Steuereingang des ersten und des zweiten Treibers (D1, D2) verbunden ist, dass der zweite Ausgang des ersten Treibers (D1) mit der Basis des ersten Transistors (T2) verbunden ist und dass der zweite Ausgang des zweiten Treibers (D2) mit der Basis des zweiten Transistors (T3) verbunden ist.Voltage regulator having a power transistor (T1), at the emitter of which an input voltage (V1) is applied and at the collector of which a regulated output voltage (V2) can be removed, the terminal of a first resistor (R3) being connected to the emitter of the power transistor (T1) Emitter of a first transistor (T2) and a second transistor (T3) are connected, wherein the base of the first transistor (T2) and the other terminal of the first resistor (R3) are connected to the output of a voltage protection circuit (VS), wherein the base the second transistor (T3) and the collector of the first transistor (T2) are connected to the output of a bias circuit (B), the base of the power transistor (T1), the collector of the second transistor (T3) and a third transistor (T4) connected to each other, whose emitter is at reference potential and whose base is connected to the output of an operational amplifier (OP), at its first input a reference voltage (VREF) is located and its second input with the tap ei nes voltage divider of a second and a third resistor (R1, R2) is connected, wherein the collector of the power transistor (T1) via the voltage divider (R1, R2) is at reference potential, wherein the input voltage (V1) at the first input of a comparator (Comp ) whose second input is connected to the collector of the power transistor (T1) and the first output of a first and a second driver (D1, D2) and whose output is connected to the control input of the first and second drivers (D1, D2) the second output of the first driver (D1) is connected to the base of the first transistor (T2), and the second output of the second driver (D2) is connected to the base of the second transistor (T3). Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Emitter des Leistungstransistors (T1) und dem ersten Eingang des Vergleichers (Comp) liegende Offsetspannung (V_Diff) durch die Basis-Emitter-Schwellspannung eines bipolaren Transistors gebildet ist.Voltage regulator according to claim 1, characterized in that between the emitter of the power transistor (T1) and the first input of the comparator (Comp) lying offset voltage (V _Diff ) is formed by the base-emitter threshold voltage of a bipolar transistor. Spannungsregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Widerstand (R4) als strombegrenzendes Element zur Basisstromeinstellung vorgesehen ist.Voltage regulator according to claim 1 or 2, characterized that a fourth resistor (R4) as a current limiting element to Base current setting is provided. Spannungsregler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Treiber ein vierter und ein fünfter Transistor (T6, T5) vorgesehen sind.Voltage regulator according to claim 1, 2 or 3, characterized marked that for the two drivers provided a fourth and a fifth transistor (T6, T5) are. Spannungsregler nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter des Leistungstransistors (T1) über den vierten Widerstand (R4) mit der Basis des vierten und des fünften Transistors (T6, T5) verbunden ist, dass die Emitter des vierten und des fünften Transistors (T6, T5) mit dem Kollektor des Leistungstransistors (T1) verbunden sind, dass der Kollektor des vierten Transistors (T6) mit der Basis des ersten Transistors (T2) und der Kollektor des fünften Transistors (T5) mit der Basis des zweiten Transistors (T3) verbunden ist.Voltage regulator according to Claims 3 and 4, characterized the emitter of the power transistor (T1) is connected via the fourth resistor (R4) with the base of the fourth and the fifth transistor (T6, T5) connected to the emitter of the fourth and the fifth transistor (T6, T5) are connected to the collector of the power transistor (T1), the collector of the fourth transistor (T6) is connected to the base of the first transistor (T2) and the collector of the fifth transistor (T5) with the base of the second transistor (T3) is connected. Spannungsregler nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler als integrierter Baustein ausgeführt ist.Voltage regulator according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the voltage regulator as an integrated Block executed is. Spannungsregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler als monolithisch integrierter Baustein ausgeführt ist.Voltage regulator according to Claim 6, characterized that the voltage regulator as a monolithic integrated device accomplished is. Spannungsregler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler in bipolarer Technologie ausgeführt ist.Voltage regulator according to claim 6 or 7, characterized that the voltage regulator is implemented in bipolar technology.